Климат является важнейшей характеристикой природных условий. Он формируется под влиянием ряда климатообразующих факторов, главными из которых являются солнечная радиация, атмосферная циркуляция и характер подстилающей поверхности.
Уровень солнечной радиации определяется положением Солнца над горизонтом, что в свою очередь определяется широтой места. Высота полуденного Солнца над горизонтом в Ульяновске в дни равноденствия составляет 36°. В день своего наивысшего положения, 22 июня, Солнце в Ульяновске поднимается до 59°30', а на экваторе оно стоит в это время под углом 66°30', т.е. только на 7° выше, и светит с северной стороны. Но для экваториальных широт такое положение Солнца будет самым низким[11, с. 16].
В день зимнего солнцестояния - 22 декабря, в 12 часов дня по местному времени Солнце в Ульяновске будет находиться низко над горизонтом - лишь на 12°30'. На Южном полюсе в это время его высота будет равняться 23°30', т. е. в два раза превышать высоту Солнца на нашей параллели, а поэтому светить на полюсе в это время оно должно в два раза "сильнее", чем в Ульяновске.
В южных районах области во все времена года Солнце поднимается над горизонтом выше, чем в Ульяновске, а в северных имеет меньшую высоту. В этих изменениях есть определенная закономерность. Если продвинуться на юг на один градус широты, например, в район р.п. Радищеве (53° с. ш.), то Солнце в полдень там поднимается над горизонтом на 1° выше, чем в Ульяновске. При движении на север положение полуденного Солнца над горизонтом будет снижаться на 1° на каждый градус широты.
Атмосферная циркуляция. Исследования Н. В. Колобова, проведенные в 1968 году, показывают, что на территории Ульяновской области насчитывается в среднем 153 дня с циклонической формой циркуляции, 163 дня - с антициклонической и 49 дней - с переходными циркуляционными формами.
Циклоны вторгаются на территорию Ульяновской области чаще с запада и северо-запада, реже - с юга и юго-запада приходят так называемые теплые циклоны. Погода при прохождении разных циклонов имеет свои специфические особенности. Однако можно выделить общие черты циклонической деятельности. Так, приход циклонов сопровождается усилением южных и юго-западных ветров и потеплением в зимнее время, летом же из-за развивающейся облачности и выпадающих осадков температура понижается. По мере продвижения циклона направление ветра сменяется на северо-западное и северное, это происходит на фоне прохождения холодного фронта и сопровождается приходом арктических воздушных масс. Таким образом, в заключительной стадии прохождения циклона на территории области наблюдается похолодание, особенно в теплый период года.
Антициклонические процессы циркуляции на территории Ульяновской области связаны с антициклонами, вторгающимися с запада, востока и севера. Их приход в зимнее время сопровождается понижением температуры, увеличением давления, понижением влажности. В летнее время воздушные массы, поступающие с антициклонами, прогреваются.
Влияние рельефа на климат. Солнечные лучи в умеренном поясе всегда наклонны, отвесными они могут быть только между тропиками. В Ульяновске Солнце в зените не бывает, значит, и отвесных лучей мы здесь увидеть не сможем. Однако ранней весной, в ясный день, когда на земле, освещенной солнцем, держится мороз, снег на крышах начинает таять, и края крыш украшаются сосульками.
Объясняется это тем, что крыша, освещенная солнцем, не горизонтальная, а покатая. Солнечные лучи падают на одну сторону под большим углом и нагревают эту сторону крыши сильнее, чем поверхность земли. Величину угла падения солнечных лучей легко рассчитать. Например, наклон крыши в сторону Солнца составляет 35°, а на горизонтальную поверхность земли солнечные лучи падают под углом 25°. Южный скат крыши будет освещаться солнцем под углом 60°. Под таким углом лучи солнца падают на поверхность земли в наших широтах только летом. В летние же дни, когда солнце освещает землю под углом 55°, лучи Солнца на эту сторону крыши падают под углом 90°. На теневой части крыши угол наклона лучей будет соответственно меньше, чем на горизонтальной поверхности земли.
Солнце неодинаково освещает не только скаты крыши, но и различные склоны холмов. Вот почему в наших местах на южных склонах возвышенностей часто встречается редкая сухолюбивая растительность, а на северных, где нагревание почвы меньше, - густой травяной покров, кустарники и деревья. Иногда на одном большом холме можно встретить сразу три соседние растительные зоны: степь - на южном склоне, лесостепь - на вершине холма и лес - на северном склоне.
У оврагов и балок, вытянутых с запада на восток, освещенный склон обычно более крутой. Объясняется это тем, что из-за большего нагревания и большей сухости на освещенном склоне растений мало, почва плохо скреплена травой. Весной при таянии снега и при летних ливнях склоны быстро разрушаются, становятся обрывистыми. Северные затененные склоны бывают более пологими.
Влияние рельефа на климат не ограничивается перераспределением солнечной радиации. Все элементы климата подвергаются тем или иным изменениям под воздействием рельефа. Так, высота местности оказывает определенное влияние на термический режим. Это выражается в понижении температуры воздуха с увеличением абсолютной высоты.
Последняя закономерность часто нарушает зональное распределение температуры, в связи с тем, что в правобережной части области высота местности увеличивается с севера на юг, а в левобережной - с запада на восток[30, с. 42].
Распределение осадков на территории области также в некоторой степени связано с влиянием рельефа местности и проявляется в том, что с возрастанием высоты увеличивается количество выпадающих осадков. Так, на возвышенных местах области, в то же время более облесенных, сумма осадков увеличивается на 10-15% по сравнению с окружающими равнинами.
Рельеф влияет также на распределение высоты снежного покрова, на заморозки, ветер и др. Возвышенные места подвержены сдуванию снега, здесь чаще возникают метели. Так, на метеорологической станции Безводовка, лежащей на возвышенности (262 м над уровнем моря), насчитывается 42 дня в году с метелями, тогда как на станциях в пониженных местах число с метелями составляет 25-28.
В понижениях, особенно в нешироких долинах, в замкнутых котловинах создаются благоприятные условия для скопления холодного воздуха, вследствие чего здесь чаще возникают заморозки.
Водохранилище не внесло существенных изменений в климат Ульяновской области, т.к. основные климатические характеристики после его создания остались прежними. Более существенное влияние водохранилище оказывает на микроклимат прибрежной зоны. Температура, абсолютная и относительная влажность воздуха, ветер испытывают воздействие водохранилища на расстоянии до 5-6 км. При большом удалении от водохранилища трудно заметить его влияние на метеорологические элементы.
Температурный режим. Температурный режим является следствием взаимодействия климатообразующих факторов. Температура является основным индикатором изменения, прежде всего величины радиационного баланса. Так, в Сурском средняя температура июля по средним многолетним данным составляет плюс 19°С, а в Павловке - плюс 20°С;средняя температура января в Сурском равна минус 13°С, в Павловке - минус 13,2°С. Некоторое снижение январских температур в южных районах объясняется более значительным выхолаживанием поверхности при уменьшении зимних осадков.
Средние годовые температуры в зависимости от широты, рельефа местности, характера подстилающей поверхности изменяются по территории области незначительно - от +3,5 до +4°С. Среднегодовые температуры имели самые низкие значения - менее + 2°С - в 1945, 1956, 1963, 1969, 1976 годах. Самыми теплыми были 1949, 1957, 1966, 1975 гг. со среднегодовой температурой более +5°С.
На всех метеорологических постах Ульяновской области в период с 1940 по 1980 годы установлено повышение температуры. Среднее потепление составляет 0,01°С в год. Причина потепления может быть связана с природным ритмом или с влиянием хозяйственной деятельности человека.
Осадки. По обеспечению атмосферными осадками Ульяновская область относится к зоне с недостаточным увлажнением, хотя недостаток влаги не является значительным. Характерной особенностью следует считать перебои в выпадении осадков весной и в первую половину лета. Многолетняя сумма осадков в области составляет 440 мм. Распределяются они по территории области неравномерно. Годовые суммы осадков, в общем, уменьшаются с северо-востока на юго-запад. На территории Заволжья осадков выпадает на 20-25% меньше, чем на остальной части области. Для сельского хозяйства большое значение имеет не только количество выпадающих осадков, но и распределение их во времени. Большая часть осадков выпадает в теплый период года. Сумма их равна в среднем 300 км. Около 30% осадков приходится на холодный период года - с ноября по март. Из года в год количество осадков также существенно изменяется. Так, наиболее засушливыми были 1959, 1972 и 1978 годы. На большинстве метеорологических постов Ульяновской области выпало в это время 300 мм осадков. В 1953, 1958, 1962,1967,1970,1973, 1976 годах выпадало более 500 мм осадков.